Esittely
Hiilidioksidi koostuu yhdestä hiiliatomista (C), joka on kahdesti sitoutunut kahteen happiatomiin (O) ja muodostaa molekyyliyhdisteen O=C=O, jonka kemiallinen merkki on CO2. Sillä ei ole väriä eikä hajua, mutta hiilidioksidilla on hieman hapan maku. Tätä hapanta makua esiintyy hiilihapotetuissa juomissa, koska hiilidioksidi antaa näille nesteille niiden poreilun. Normaaleissa maapallolla vallitsevissa lämpötiloissa ja paineissa hiilidioksidi on kaasua, mutta sitä esiintyy myös nestemäisessä ja kiinteässä olomuodossa.
Tutkijat ovat oppineet, että hiilidioksidia on maapallon ilmakehässä noin 300-400 miljoonasosaa (ppm). Kun maapallon ilmastoa on tutkittu, tutkijat ovat kuitenkin havainneet hiilidioksidipitoisuuden kasvavan noin 0,4 prosentin vuosivauhdilla. Tämä pitoisuuden nousu on tärkeää ilmastonmuutoksen tutkimisen kannalta, koska tutkijat väittävät, että osa tästä noususta johtuu fossiilisten polttoaineiden ja kasvillisuuden, kuten puun, öljyn ja kivihiilen, poltosta.
Historiallinen tausta ja tieteelliset perusteet
Flaamilainen kemisti Johannes van Helmont (1580-1644) havaitsi, että loppumassa oli pienempi kuin alkumassa, kun puuhiili paloi suljetussa astiassa. Van Helmont
arveli, että ero johtui näkymättömän aineen poistumisesta (joka lopulta tunnistettiin hiilidioksidiksi).
Myöhemmin skotlantilainen kemisti Joseph Black (1728-1799) tuotti tuntematonta ainetta, niin sanottua ”kiinteää ilmaa”, hajottaessaan liitua ja kalkkikiveä. Blackia pidetään yleisesti ensimmäisenä tiedemiehenä, joka löysi hiilidioksidin.
TIEDETTAVIA SANOJA
BIOSFÄÄRI: Maapallon kaikkien elämänmuotojen ja niiden välisen vuorovaikutuksen muodostama kokonaisuus.
HIILIYMPÄRISTÖ: Kaikki hiilen osat (säiliöt) ja virtaukset. Kierto ajatellaan yleensä neljänä hiilen päävarastona, jotka ovat yhteydessä toisiinsa vaihtoreittien avulla. Varastot ovat ilmakehä, maanpäällinen biosfääri (sisältää yleensä makean veden järjestelmät), valtameret ja sedimentit (sisältää fossiiliset polttoaineet). Hiilen vuotuiset siirrot, eli hiilen vaihto säiliöiden välillä, tapahtuvat erilaisten kemiallisten, fysikaalisten, geologisten ja biologisten prosessien seurauksena. Meri sisältää suurimman hiilivaraston lähellä maapallon pintaa, mutta suurin osa siitä ei osallistu nopeaan vaihtoon ilmakehän kanssa.
FOSSIILISET POLTTOAINEET: Biologisten prosessien muodostamat polttoaineet, jotka ovat muuttuneet kiinteiksi tai nestemäisiksi mineraaleiksi geologisen ajan kuluessa. Fossiilisia polttoaineita ovat hiili, maaöljy ja maakaasu. Fossiiliset polttoaineet ovat ihmisen sivilisaation aikaskaalassa uusiutumattomia, koska niiden luonnollinen uusiutuminen kestäisi useita miljoonia vuosia.
KASVIHUONEKAASU: Ilmakehän kaasumainen komponentti, joka vaikuttaa kasvihuoneilmiöön. Kasvihuonekaasut ovat läpinäkyviä tietyille auringon säteilyenergian aallonpituuksille, jolloin ne pääsevät tunkeutumaan syvälle ilmakehään tai jopa maan pinnalle asti. Kasvihuonekaasut ja pilvet estävät osan infrapunasäteilystä pääsemästä ulos ja sitovat lämpöä lähelle Maan pintaa, jossa se lämmittää alempaa ilmakehää. Tämän ilmakehän kaasujen luonnollisen esteen muuttaminen voi nostaa tai laskea maapallon keskilämpötilaa.
INDUSTRIAL REVOLUTION: Noin 1700-luvun puolivälistä alkanut ajanjakso, jonka aikana ihmiset alkoivat käyttää höyrykoneita pääasiallisena voimanlähteenä.
PHOTOSYNTEESI: Prosessi, jossa vihreät kasvit käyttävät valoa syntetisoidakseen orgaanisia yhdisteitä hiilidioksidista ja vedestä. Prosessissa vapautuu happea ja vettä. Lisääntynyt hiilidioksidipitoisuus voi lisätä nettofotosynteesiä joissakin kasveissa. Kasvit luovat erittäin tärkeän hiilidioksidivaraston.
RESPIRAATIO: Prosessi, jossa eläimet käyttävät varastoitua ravintoa (polttamalla sitä hapen kanssa) tuottaakseen energiaa.
Lisäksi ruotsalainen kemisti Svante Arrhenius (1859-1927) oli ensimmäinen tiedemies, joka julkaisi artikkelin fossiilisten polttoaineiden poltosta aiheutuvista hiilidioksidipäästöistä. Arrhenius julkaisi vuonna 1896 artikkelin ”On the influence of carbonic acid in the air upon the temperature of the ground” (Ilman hiilihapon vaikutuksesta maan lämpötilaan).
Impacts and Issues
Hiilidioksidilla on tärkeä rooli hiilen kiertokulussa, johon kuuluu hiilidioksidin vaihtuminen biosfäärin (elävien olentojen), geosfäärin (maamassojen), hydrosfäärin (vesistöjen) ja atmosfäärin (ilman) välillä.
Fotosynteesissä vihreät kasvit muuttavat hiilidioksidia ja vettä ravinnoksi, kuten hapeksi ja glukoosiksi. Sitä vastoin kasvit ja eläimet vapauttavat hiilidioksidia prosessissa, jota kutsutaan hengitykseksi.
Ihminen kuitenkin vaikuttaa ilmakehään vapautuvan hiilidioksidin määrään keinotekoisesti tuottamallaan toiminnalla, kuten fossiilisten polttoaineiden polttamisella, metsien raivaamisella ja polttoainekäyttöisten ajoneuvojen käytöllä. Tällaisen toiminnan vuoksi hiilidioksidipitoisuus ilmakehässä on kasvanut tasaisesti noin vuodesta 1850 lähtien, jolloin alkoi toinen teollinen vallankumous. Kuten YK:n hallitustenvälinen ilmastonmuutospaneeli (IPCC) raportoi, vuosien 1970 ja 2004 välillä hiilidioksidipäästöjen kasvu on kasvanut noin 80 prosenttia.
KONTEKSTISSA: HIILIDIOKSEN KANSAINVÄLISYYS JA VARASTOINTI
”Maanalaisissa geologisissa muodostumissa tapahtuva hiilidioksidin talteenotto ja varastointi (CCS) on uusi teknologia, jolla on potentiaalia vaikuttaa merkittävästi hiilidioksidipäästöjen lieventämiseen vuoteen 2030 mennessä”. Tekninen, taloudellinen ja lainsäädännöllinen kehitys vaikuttaa todelliseen panokseen.”
LÄHTEET:Metz, B., et al. ”IPCC, 2007: Summary for Policymakers.” In: Climate Change 2007: Mitigation of Climate Change. Contribution of Working Group III to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change New York: Cambridge University Press. 2007.
Maailman lämpenemiseksi kutsuttu ympäristöongelma huolestuttaa ihmisiä, koska kasvihuonekaasujen, kuten hiilidioksidin, havaittu lisääntyminen aiheuttaa huolta. Tutkijat tutkivat tätä kasvihuoneilmiötä selvittääkseen, johtuvatko jäätiköiden ja jäävuorten sulaminen, lisääntynyt myrskyaktiivisuus ja normaalia lämpimämmät lämpötilat liioitellusta kasvihuoneilmiöstä. IPCC ennustaa, että vuoteen 2050 mennessä ilmakehän hiilidioksidipitoisuus voi nousta 450-550 ppm:iin.
Seuraavat myös Hiilen kiertokulku; Hiilidioksidipitoisuudet; Ilmastonmuutos; Kasvihuoneilmiö; Kasvihuonekaasut; Kasvihuonekaasut; Hallitustenvälinen ilmastopaneeli (IPCC).
BIBLIOLOGIA
Kirjat
Gunter, Valerie Jan. Haihtuvat paikat: A Sociology of Communities and Environmental Controversies. Thousand Oaks, CA: Pine Forge Press, 2007.
Mackenzie, Fred T. Carbon in the Geobiosphere: Earth’s Outer Shell. Dordrecht, Alankomaat: Springer, 2006.
National Academy of Engineering, National Research Council of the National Academies. The Carbon Dioxide Dilemma: Promising Technologies and Policies. Washington, DC: National Academies Press, 2003.
Web Sites
”Työryhmän III panos hallitustenvälisen ilmastonmuutospaneelin neljänteen arviointiraporttiin”. Intergovermental Panel on Climate Change, 4. toukokuuta 2007. < http://www.ipcc.h/SPM040507.pdf> (viitattu 5. marraskuuta 2007).